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Die Erfindung bezieht sich auf eine Parksperreneinheit mit einem Parksperrengehäuse und einem in diesem aufgenommenen Betätigungsmechanismus mit einem axial verschieblich gelagerten Kolben, der über eine Betätigungsstange in Wirkverbindung mit einem auf dieser gelagerten Stützglied gebracht ist, um ein Sperrglied, insbesondere Sperrklinke, wahlweise in Eingriff oder außer Eingriff mit einem Parksperrenrad zum Herstellen eines Sperrzustands oder Freigeben des Sperrzustands zu bringen, und mit einer Sensorvorrichtung zum Erfassen der Verschiebeposition des Kolbens.
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Eine Parksperreneinheit dieser Art ist in der
DE 10 2015 116 654 A1 angegeben. Die Parksperreneinheit dient dazu, bei in einem Automatikgetriebe eingelegter Parksperre ein Parksperrenrad zu blockieren, indem ein Nocken einer Sperrklinke in eine Zahnlücke des Parksperrenrads mittels eines Betätigungsmechanismus eingerückt und zum Freigeben aus der Zahnlücke herausbewegt wird. Zum Einrücken des Sperrnockens wird die Sperrklinke mittels eines Stützglieds in die Sperrstellung bewegt und zum Freigeben des Sperrzustands mittels Federkraft aus der Sperrstellung bewegt, nachdem das Stützglied aus seiner Stützposition in eine Freigabeposition herausbewegt worden ist. Zum Verstellen des Stützglieds, beispielsweise in Form eines Sperrkonus, wird die Betätigungsstange bei dieser bekannten Parksperreneinheit mittels eines hydraulisch oder pneumatisch betätigten Kolbens des Betätigungsmechanismus verschoben, wobei die Verschiebeposition des in dem Parksperrengehäuse linear verschiebbar gelagerten Kolbens mittels einer Sensorvorrichtung erfasst wird. Die Sensorvorrichtung weist einen Permanentmagnet auf, der auf der Außenseite des Parksperrengehäuses verschiebbar angeordnet und über eine Trägereinheit mit dem Kolben in axialer Richtung desselben unverschiebbar verbunden ist, so dass er also mit dem Kolben in einer Linearbewegung mitgenommen wird und dessen Verschiebeposition und damit auch die Verschiebeposition der Betätigungsstange und des Stützglieds wiedergibt. Zur Erfassung der Lage des Permanentmagneten dient ein auf dessen Magnetfeld ansprechendes Sensorelement, das nahe dem Permanentmagnet an dem Getriebe angebracht ist. Die Trägereinheit mit dem Permanentmagnet ist an dem Kolben relativ zu diesem hin in Umfangsrichtung drehbar gelagert.
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Auch in der
DE 10 2015 002 428 A1 ist eine Parksperreneinheit mit einem einen Kolben aufweisenden Betätigungsmechanismus gezeigt, der in einem Parksperrengehäuse verschieblich gelagert und zum Erfassen der Verschiebeposition des Kolbens mit einem ortsfest an diesem angebrachten Permanentmagnet versehen ist, wobei der Permanentmagnet auf der Außenseite des Parksperrengehäuses angeordnet und mittels eines Magnethalters fest mit dem Kolben verbunden ist.
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Für eine präzise Funktion der Parksperre ist ein Aufbau der Parksperreneinheit mit dem Betätigungsmechanismus und ein Einbau in dem Getriebe mit möglichst geringer Toleranz erforderlich. Dies ist mit entsprechendem Aufwand verbunden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Parksperreneinheit der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit der eine möglichst präzise Funktion mit möglichst geringem Aufwand erreicht wird.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass ein Sensorelement der Sensorvorrichtung axial unverschieblich unter Anordnung innerhalb des Parksperrengehäuses an dem Kolben angebracht ist und ein mit dem Sensorelement zur Positionserfassung zusammenwirkendes Sensorteil ortsfest an dem Parksperrengehäuse angebracht ist.
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Mit der Anordnung des Sensorelements innerhalb des Parksperrengehäuses und der Integration des Sensorteils in dem Parksperrengehäuse kann bereits bei der Herstellung der Parksperreneinheit eine genaue geometrische Zuordnung zwischen dem Sensorelement und dem mit diesem zusammenwirkenden Sensorteil vorgenommen und auch die erforderliche Funktionsgenauigkeit bereits bei der Fertigung überwacht werden. Dabei wird eine genaue Positionserfassung des verschieblich gelagerten Kolbens relativ zu dem Parksperrengehäuse z. B. im Zehntel Millimeterbereich ermöglicht, so dass sich ein minimaler Toleranzbereich bei kompaktem Aufbau erreichen lässt. Die Parksperreneinheit kann sodann mit ihrem Betätigungsmechanismus als Einheit exakt dem Parksperrenrad zum Zusammenwirken mit diesem zugeordnet werden. Auf die Positionierung relativ zu dem Sensorteil muss bei der Montage der Parksperreneinheit am Getriebe nicht gesondert geachtet werden.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Parksperreneinheit für die Herstellung und Funktion besteht darin, dass das Sensorteil in einem Verbundteil aufgenommen und mit diesem fest in das Parksperrengehäuse integriert ist. Das Verbundteil kann auf diese Weise einfach zur Aufnahme des Sensorteils z. B. hinsichtlich Materialoptimierung und gegebenenfalls Schutzmaßnahmen an die Ausbildung des Sensorteils angepasst und in Abstimmung auf die Anordnung und geometrische Gestaltung des Aufnahmebereichs in dem Parksperrengehäuse geformt werden, so dass ein für eine präzise Funktion vorteilhafter, und auch robuster Aufbau erreicht werden kann.
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Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung für die Funktion und den Aufbau werden dadurch erhalten, dass das Sensorteil unmittelbar in einen Wandabschnitt des Parksperrengehäuses eingegossen ist.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Sensorvorrichtung besteht ferner darin, dass das Sensorelement ein Permanentmagnet ist und dass das Sensorteil ein auf das Magnetfeld ansprechendes Bauteil, insbesondere Hallsensor, ist. Da mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen das Sensorteil unter genauer Positionierung nahe dem Sensorelement angeordnet werden kann, wird ein empfindliches, exaktes Ansprechen des Sensorteils auf das Magnetfeld des Sensorelements erreicht, so dass sich betreffende Änderungen in der Position des Magnetfelds bzw. während der Bewegung des Permanentmagneten mit hoher Genauigkeit erfassen und auswerten lassen.
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Für die Anbringung des Sensorelements, insbesondere eines Permanentmagneten, an dem Kolben ist vorteilhaft vorgesehen, dass eine Magnetaufnahme umfangsseitig auf dem Kolben angeordnet, insbesondere als Vertiefung ausgebildet, ist.
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Dabei besteht eine vorteilhafte Ausgestaltung darin, dass die Magnetaufnahme einstückig an dem Kolben angeformt ist. Alternativ kann der Permanentmagnet selbst als integraler Bestandteil des Kolbens ausgebildet sein.
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Ist vorgesehen, dass das axial unverschiebbar an dem Kolben gehaltene Sensorelement relativ zu dem Kolben in Umfangsrichtung verschiebbar gelagert ist und relativ zu dem Parksperrengehäuse in Umfangsrichtung der Gehäusewandung ortsfest an dem Parksperrengehäuse in minimalem Abstand gegenüber dem Sensorteil geführt ist, kann der Kolben in dem Parksperrengehäuse drehbar um seine Verschiebeachse gelagert sein, wobei stets eine genaue örtliche Zuordnung zwischen dem Sensorelement und dem Sensorteil zur Erfassung der Verschiebeposition des Kolbens beibehalten wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 einen Abschnitt einer Parksperreneinheit in einer aufgeschnittenen perspektivischen Längsansicht mit einem in einem Parksperrengehäuse gelagerten Kolben und einer Sensorvorrichtung in einer ersten Ausgestaltungsvariante,
- 2 einen Abschnitt einer Parksperreneinheit in einer aufgeschnittenen perspektivischen Längsansicht mit einem in einem Parksperrengehäuse gelagerten Kolben und einer Sensorvorrichtung in einer zweiten Ausgestaltungsvariante und
- 3 eine Parksperreneinheit nach dem Stand der Technik im Längsschnitt.
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1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines z. B. vorderen (von einem zuzuordnenden Parksperrenrad abgelegenen) Abschnitt einer Parksperreneinheit 1 mit einem Kolben 30, der in einem Parksperrengehäuse 2 verschieblich in Richtung seiner Längsachse gelagert ist. Der dem Parksperrenrad zugekehrte, nach hinten sich erstreckende Abschnitt der Parksperreneinheit 1 beinhaltet neben dem Kolben 30 weitere Teile eines Betätigungsmechanismus 3, wie z. B. aus 3 ersichtlich, die eine Ausführung nach dem Stand der Technik zeigt. Der Kolben 30 wirkt dabei auf eine Betätigungsstange 31 des Betätigungsmechanismus 3, um ein auf dieser gelagertes Stützglied 32 in Form eines Sperrkonus zu verschieben, so dass dieses über eine Schräge auf ein Sperrglied, insbesondere eine Sperrklinke, einwirkt, um einen Sperrnocken derselben in Eingriff mit einem (nicht gezeigten) Parksperrenrad zu bringen. Zum Freigeben des Sperrzustands wird die Sperrstange z. B. mittels einer Feder zusammen mit dem Stützglied 32 entgegen der Sperrrichtung bewegt, so dass das Stützglied 32 das Sperrglied wieder freigibt und dieses z. B. mittels einer weiteren Feder außer Eingriff mit dem Parksperrenrad gebracht wird. Über die Verschiebeposition des Kolbens kann somit festgestellt werden, ob die Parksperre eingelegt oder ausgelegt ist und gegebenenfalls können bei entsprechender Ausbildung auch Zwischenpositionen erfasst werden.
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Wie die 1 weiter zeigt, weist die Parksperreneinheit 1 eine Sensorvorrichtung 4 mit einem an dem Kolben 30 axial zu diesem unverschieblich innerhalb des Parksperrengehäuses 2 angebrachten Sensorelement 42 auf, vorliegend in Form eines Permanentmagneten mit den in Längsrichtung bzw. axialer Richtung (Verschieberichtung) voneinander beabstandeten Polen N (Nordpol) und S (Südpol). In Umfangsrichtung deckungsgleich mit dem Sensor-element 42 ist in radial geringem Abstand ein Sensorteil 41 in dem umgebenden Abschnitt der Gehäusewandung des Parksperrengehäuses 2 angeordnet. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Sensorteil 41 in die Gehäusewand unmittelbar integriert, beispielsweise in Spritzgusstechnik eingegossen, wobei der Gehäuseabschnitt aus für das Magnetfeld durchlässigem Material, wie z. B. einem geeigneten Metall oder Kunststoff, ausgebildet ist oder die betreffende Fläche des Sensorteils 41 gegenüber dem dabei als Permanentmagnet ausgebildeten Sensorelement 42 frei liegt. Das Sensorteil 41, wie z. B. ein Hall-Element, besitzt Anschlüsse 43 zum elektrischen Kontaktieren und Abgreifen der von ihm im Ansprechen auf das Magnetfeld des Permanentmagneten in Abhängigkeit von der Verschiebeposition gebildeten elektrischen Signale und Weiterleiten zu einer (nicht gezeigten) Auswerteeinrichtung bzw. Steuerungseinrichtung, in der die Daten weiterverarbeitet werden. Dabei ist der Wandabschnitt, in dem das Sensorteil 41 aufgenommen ist, als in das Parksperrengehäuse 2 integrierter Verbundteil 40 ausgestaltet und z. B. als Steckanschlussabschnitt ausgeformt, um einen Gegensteckanschluss gedichtet aufzunehmen und eine sichere Kontaktierung mit den Anschlüssen 43 herzustellen. Alternativ zu dem Steckanschlussabschnitt kann ein fester, beispielsweise umgossener Leitungsanschluss vorgesehen sein.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach 2 weist die Sensorvorrichtung 4 ebenfalls ein an dem Kolben 30 innerhalb des Parksperrengehäuses 2 axial unverschieblich angebrachtes Sensorelement 42 in Form eines Permanentmagneten entsprechend 1 auf. Das Sensorteil 41 ist bei der Ausführung nach 2 in einem von der Umwandung des Parksperrengehäuses 2 separaten Verbundteil 40 aufgenommen, das seinerseits z. B. als Spritzgussteil aus Kunststoff oder einem geeigneten Metall ausgebildet ist und in eine angepasste Aussparung in dem betreffenden Wandabschnitt in Umfangsrichtung unmittelbar gegenüber dem Sensorelement 42 angeordnet ist und z. B. stoffschlüssig beispielsweise durch Kleben oder Schweißen befestigt ist. Der radiale Abstand zwischen dem Sensorelement 42 in Form des Permanentmagneten und dem Sensorteil 41 z. B. in Form eines Hall-Elements zum Erfassen des Magnetfelds des Permanentmagneten in radialer Richtung ist auch hierbei möglichst gering gehalten, so dass ein möglichst störungsfreies, empfindliches Ansprechen des Sensorteils 41 auf das Magnetfeld des Permanentmagneten erreicht wird und Änderungen des Magnetfelds in Abhängigkeit von der Verschiebeposition zuverlässig und genau erfasst werden. Auch hierbei erstrecken sich Anschlüsse 43 des Sensorteils 41 in das Verbundteil 40 und können auf dessen Außenseite mittels eines angepassten Gegensteckteils unter umlaufender Abdichtung elektrisch kontaktiert werden, um Signale des Sensorteils 41 abzugreifen und an eine (nicht gezeigte) Auswerteeinheit bzw. Steuerungseinrichtung zur weiteren Verarbeitung weiterzuleiten.
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Bei den Ausführungen nach den 1 und 2 kann eine Magnetaufnahme, in der das Sensorelement 42 in Form des Permanentmagneten angebracht ist, ortsfest, z. B. als integraler Bestandteil des Kolbens 30 an diesem angeformt oder als separates Element an diesem fest angebracht sein. Alternativ kann die Magnetaufnahme in Umfangsrichtung relativ zu dem Kolben 30 bewegbar, z. B. über eine umlaufende Nutverbindung gelagert, sein und in axialer Richtung ortsfest an dem Kolben 30 gehalten sein, wobei der Permanentmagnet in einer Längsführung, z. B. Längsnut oder Längssteg, an der Innenseite der Gehäusewandung des Parksperrengehäuses 2 verschieblich geführt ist, so dass die in Umfangsrichtung deckungsgleiche Anordnung von Sensorelement 42 und Sensorteil 41 erhalten bleibt und die Verschiebeposition des Kolbens 30 zuverlässig erfasst werden kann. Somit kann sich der Kolben 30 innerhalb des Parksperrengehäuses 2 drehen, womit Verschleißerscheinungen an der Einwirkfläche des Kolbens auf Gegenflächen des Parksperrenmechanismus entgegengewirkt werden kann.
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Das Sensorelement 42, insbesondere in Ausbildung als Permanentmagnet, ist in einer vorteilhaften Ausführung in Umfangsrichtung kreisabschnittförmig als Abschnitt eines Kreisrings gestaltet mit einem an den Krümmungsradius des Kolbens 30 angepassten Krümmungsradius und erstreckt sich in Verschieberichtung bzw. axialer Richtung des Kolbens 30, wobei der Nord- und Südpol in axialer Richtung beabstandet sind. Entsprechend ist auch die Aufnahme in dem Kolben 30 für das Sensorelemente 42 bzw. den Permanentmagnet angepasst, wobei die (radial) außen liegende Oberfläche des Permanentmagneten in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung mit dem in Umfangsrichtung angrenzenden Außenflächenbereich bündig ist. Hierdurch wird eine genaue Anordnung des Sensorelements 42 relativ zu dem Sensorteil 41 in geringem Abstand zueinander und damit ein empfindliches Ansprechen und eine exakte Erfassung der Verschiebeposition des Kolbens 30 begünstigt. Bei einer weiteren alternativen Ausgestaltung, die eine exakte Anpassung an die Kolbenkontur und den Einbauraum ergibt und damit zur genauen Erfassung der Verschiebeposition des Kolbens 30 beiträgt, ist das Sensorelement 42, insbesondere in Ausbildung als Permanentmagnet, als integraler Bestandteil in den Kolben 30 eingeformt oder eingefügt.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung der Parksperreneinheit 1 mit der Sensorvorrichtung 4, bei der das Sensorteil 41 in die Wandung des Parksperrengehäuses 2 eingebaut und das Sensorelement 42 innerhalb des Parksperrengehäuses 2 angeordnet ist, trägt wesentlich zu einer präzisen Funktion der Parksperreneinheit 1 bei.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015116654 A1 [0002]
- DE 102015002428 A1 [0003]
